油气田钻井地面动力设备噪声污染控制研究

    0 引言

    近几年来， 随着人们环境意识的日益增强和国家有关环境噪声的法规制度及标准的不断完善与实施， 石油钻井作业产生的噪声污染和危害，已引起了石油部门的高度重视和油气田地区当地政府及群众的关注。 特别是油气田开发初期， 井队在居民区附近进行钻井作业时， 因噪声等污染引起投诉及污染赔款等问题， 已严重影响了钻井作业的正常生产和可持续发展。 当前大庆、 长庆、胜利、 中原、 四川等油气田石油钻井作业区内的噪声已达 100 dB 以上， 场界噪声可达 80 dB 以上，严重影响了石油工人以及周边居民的身心健康、工作和生活。 所以， 如何对钻井作业噪声进行控制， 设计方便适用的隔声降噪设备， 是一个亟待解决的问题。

    1 油气田钻井柴油机噪声防护及措施概述

    经过实地测量与分析， 柴油机、 联动机、 发电机、 泥浆泵、 传动链条、 钻机、 振动筛等设备以及生产过程中设备与底座、 底座与基础、 钻盘等的各种振动冲击碰撞， 快速放气阀产生的异常刺耳的尖叫声以及柴油机排气噪声等， 是石油钻井噪声的主要来源。 这些噪声多且复杂， 相互影响， 产生的噪声主要以机房为中心， 向四周辐射传播。 而在这些设备中， 占突出地位的是作为钻井动力系统的柴油机， 其声级比其他设备的噪声源大致高 1 dB （A） 以上， 且所处位置一般在井场中心， 与操作工人距离很近， 噪声影响更为突出。 现在我国油气田所使用的钻井动力系统柴油机 ，大多数为济南柴油机厂生产的800 kWPZ12V190 型柴油机。 每个井队配备 3 台， 并行列于钢架平台上。 柴油机的动力通过被称为联动机的机构传递到钻台及地面有关设备上。 钻井用柴油机的一个重要特点是功率大， 传统的柴油机噪声资料中涉及的都是 257 kW （350 Hp） 以下的柴油机， 而钻井柴油机功率可高达 883 kW （1 200 Hp），其噪声很高。 如果两台同时工作， 则由于柴油机噪声声压级叠加， 可能产生共振效应。

    显然， 对全国各大油田已普遍使用的钻井柴油机进行系统结构改造或者整机更换是不现实的；而对油田现场操作工人的调查显示佩戴耳塞并不能起到有效的保护作用， 所以对柴油机的噪声控制还需要采取隔声、 消声等措施来实现。 国外钻井作业噪声防护主要采取的方法是增设作业区隔声板围墙， 其成本价高， 且不利于拆装运输。

    根据柴油机的工作原理和结构特点， 其噪声可以分为如下 3 类 （见图 1）：

   （1） 机械噪声。 是由旋转运动件 （如曲轴和凸轮轴以及连杆大头） 和往复运动件 （如活塞和活塞销以及连杆小头） 在不平衡力和力矩作用下产生的振动， 运动件间的撞击， 摩擦副的摩擦力以及脉动气流激励各结构件引起的结构振动而辐射的噪声。这种噪声通常称为机械噪声。 机械噪声是柴油机的主要噪声源之一。